DE19919151A1 - Arrangement for scaleable multi-sectional computer tomography scanning enables selection of section thickness, images per rotation selection for axial scans, thickness, scan mode or scan speed for helical scans - Google Patents
Arrangement for scaleable multi-sectional computer tomography scanning enables selection of section thickness, images per rotation selection for axial scans, thickness, scan mode or scan speed for helical scansInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Computer- Tomographie-(CT-)Abbildung und insbesondere eine Mehrschnitt- CT-Abtasteinrichtung mit einem skalierbaren Röntgenstrahlkol limator, einer skalierbaren Röntgenstrahlerfassungseinrich tung, einem skalierbaren Röntgenstrahl-Datenerfassungssystem, einer skalierbaren Abtastdatenverarbeitung und einer skalier baren Abtastbildrekonstruktion.The present invention relates generally to a computer Tomography (CT) imaging and in particular a multi-section CT scanner with a scalable X-ray column limator, a scalable X-ray detection device device, a scalable X-ray data acquisition system, scalable scan data processing and scaling reconstructed scan image.
Typische CT-Patientenabtastungen werden entweder in einem axialen Modus (d. h., der Patiententisch stoppt, die Abtastung wird ausgeführt, und dann bewegt sich der Patiententisch an den nächsten Ort) oder in einem Wendelmodus (d. h., der Pati ententisch bewegt sich während der Abtastung kontinuierlich) ausgeführt. Einzelschnitt-Abtasteinrichtungen sind üblich und duale (2-)Schnitt-CT-Systeme sind bekannt. Zumindest einige der im Handel erhältlichen Dualschnittsysteme weisen einige Einschränkungen auf. Im allgemeinen müssen bei der Durchfüh rung derartiger Abtastungen Kompromisse zwischen der Patien tenabtastgeschwindigkeit, der Bildqualität und der Röntgen röhrenbelastung geschlossen werden. Beispielsweise muß zum Erhalten einer verbesserten Bildqualität eventuell die Pati entenabtastgeschwindigkeit verringert oder die Röntgenröhren belastung erhöht werden, oder beides. Eine Erhöhung der Pati entenabtastgeschwindigkeit kann in einer verschlechterten Bildqualität resultieren oder eine erhöhte Röntgenröhrenbela stung erforderlich machen, oder beides. Bisher bietet kein bekanntes System die Vorteile einer erhöhten Patientenab tastgeschwindigkeit, verbesserten Bildqualität und verringer ten Röntgenröhrenbelastung. Typical CT patient scans are either in one axial mode (i.e., the patient table stops scanning is executed and then the patient table moves the next location) or in a spiral mode (i.e., the pati duck table moves continuously during scanning) executed. Single cut scanners are common and dual (2) slice CT systems are known. At least some of the commercially available dual cut systems have some Restrictions on. In general, when performing such scans compromise between patients scanning speed, image quality and X-ray tube loads are closed. For example, The pati may get an improved image quality duck scanning speed reduced or the x-ray tubes load can be increased, or both. An increase in pati duck scanning speed may deteriorate Image quality result or an increased X-ray tube loading Require service, or both. So far, none offers known system the advantages of an increased patient keying speed, improved image quality and decrease X-ray tube exposure.
Ferner sind die bekannten im Handel erhältlichen Dualschnitt systeme nicht skalierbar, d. h. derartige Dualschnittsysteme können nicht zur Erfassung von mehr als zwei Schnitten von Daten konfiguriert werden. Bisher ermöglicht kein bekanntes System einem Bediener die Auswahl der Schnittdicke und Anzahl an Bildern pro Umdrehung für axiale Abtastungen und der Schnittdicke, des Abtastmodus und der Abtastgeschwindigkeit für Wendelabtastungen.Furthermore, the well-known dual cut commercially available systems not scalable, d. H. such dual cut systems cannot capture more than two sections of Data can be configured. So far, nothing known System an operator the selection of the section thickness and number of images per revolution for axial scans and the Section thickness, scanning mode and scanning speed for spiral scanning.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorste hend angeführten Probleme zu lösen.The invention is therefore based on the object, the first to solve the problems listed.
Erfindungsgemäß werden diese Probleme durch ein skalierbares Mehrschnittsystem gelöst, das gemäß einem Ausführungsbeispiel eine skalierbare Mehrschnitt-Erfassungseinrichtung, ein ska lierbares Datenerfassungssystem (SDAS), skalierbare Ab tastverwaltungs-, Steuerungs- und Bildrekonstruktionsvorgänge und eine skalierbare Bildanzeige und -analyse aufweist. Der Ausdruck "skalierbar" bedeutet hier im allgemeinen, daß ein Bediener die gewünschte Anzahl an Schnitten und die Schnitt dicke für anzuzeigende Bilder ohne weiteres und einfach aus wählen kann. Bei diesem Mehrschnittsystem können viele Reihen von Röntgenstrahl-Abtastdaten erfaßt werden. Außerdem werden eine erhöhte Patientenabtastgeschwindigkeit, eine verbesserte Bildqualität und eine verringerte Röntgenröhrenbelastung er reicht.According to the invention, these problems are solved by a scalable Multi-cut system solved that according to an embodiment a scalable multi-cut detection device, a ska scalable data acquisition system (SDAS), scalable Ab Touch management, control and image reconstruction processes and has scalable image display and analysis. Of the The term "scalable" generally means here that a Operator the desired number of cuts and the cut thickness for images to be displayed easily and simply can choose. With this multi-cut system, many rows can of X-ray scan data can be detected. Also be an increased patient scanning speed, an improved one Image quality and a reduced X-ray tube exposure enough.
In dem axialen Mehrschnitt-Abtastmodus können vor der Bildre konstruktion viele Reihen von Abtastdaten verarbeitet werden, und die Daten können zur Erzeugung entweder einer Vielzahl dünner Schnitte oder einer verringerten Anzahl dicker Schnit te mit reduzierten Bildartefakten verwendet werden. Außerdem können Bilder mit dickeren Schnittdicken später retrospektiv in dünnere Schnitte von Bildern beruhend auf klinischen Dia gnose-Anforderungen rekonstruiert werden. Infolgedessen wird die Anzahl ungewollter Bilder zur Betrachtung, Verfilmung und Archivierung verringert. Außerdem können Bilder mit hoher z- Achsen-Auflösung später für eine Patientendiagnose rekonstru iert werden.In the axial multi-slice scanning mode, before the image construction many rows of sample data are processed, and the data can be used to generate either a variety thin cuts or a reduced number of thick cuts te with reduced image artifacts. Furthermore can retrospectively view images with thicker slices into thinner slices of images based on clinical slide gnose requirements can be reconstructed. As a result the number of unwanted pictures for viewing, filming and Archiving reduced. Images with high z- Reconstruct axis resolution later for patient diagnosis be.
In dem Wendel-Mehrschnitt-Abtastmodus ermöglichen vielfache Kombinationen aus Patiententischgeschwindigkeit und Röntgen strahl- und Erfassungseinrichtungskollimationen die Erzeugung von Bildern mit unterschiedlicher z-Achsen-Auflösung. Bei spielsweise können bei einer Tischgeschwindigkeit von 30 mm/Drehung Bilder von 5-10 mm-Schnitten erzeugt werden. Bil der mit dickeren Schnitten (wie beispielsweise 10 mm) können vorausschauend erzeugt werden, woraus sich der Vorteil einer verringerten Anzahl an Bildern und einer reduzierten Bildre konstruktionszeit ergibt. Später können Bilder mit dünneren Schnitten retrospektiv unter Verwendung der gleichen Daten erzeugt werden. Derartige dünnere Schnittbilder können in Ab hängigkeit von den klinischen Anwendungsanforderungen erfor derlich sein. Derartige dünnere Schnittbilder können ohne er neute Abtastung des Patienten erzeugt werden.In the spiral multi-cut scan mode, multiple enable Combinations of patient table speed and X-ray beam and detector collimations generation of images with different z-axis resolution. At for example at a table speed of 30 mm / rotation images of 5-10 mm cuts are generated. Bil those with thicker cuts (such as 10 mm) be generated with foresight, which is the advantage of a reduced number of images and a reduced image re construction time results. Later, images can be made thinner Cut retrospectively using the same data be generated. Such thinner sectional images can be found in Ab depending on clinical application requirements to be such. Such thinner sectional images can be used without it generate a new scan of the patient.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispie len unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher be schrieben. Es zeigen:The invention is described below with reference to exemplary embodiments len with reference to the accompanying drawing wrote. Show it:
Fig. 1 eine bildliche Darstellung eines CT-Abbildungssystems, Fig. 1 is a pictorial view of a CT imaging system,
Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild des in Fig. 1 darge stellten Systems, Fig. 2 is a schematic block diagram of the presented in FIG. 1 Darge system,
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Abtast- Benutzerschnittstelle, die in Verbindung mit dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten System verwendet werden kann, Fig. 3 shows an embodiment of a sample user interface that can be used in connection with the illustrated in FIGS. 1 and 2 system,
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines CT-System- Erfassungsarrays, Fig. 4 is a perspective view of a CT system detector array,
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines in Fig. 4 ge zeigten Erfassungsmoduls, Fig. 5 is a perspective view of a ge in Fig. 4 showed acquisition module,
Fig. 6 den geometrischen Aufbau des in Fig. 1 dargestellten CT-Systems, Fig. 6 shows the geometric construction of the shown in FIG. 1, the CT system,
Fig. 7 eine schematische Darstellung von Röntgenstrahlerzeu gungs- und Erfassungskomponenten, betrachtet von einer Seite eines Faßlagers, Fig. 7 is a schematic representation of gungs- Röntgenstrahlerzeu and sensing components viewed from a side of a gantry,
Fig. 8A, 8B und 8C den Betrieb eines Kamm-Kollimators in dem in Fig. 1 gezeigten CT-System und Fig. 8A, 8B and 8C the operation of a comb-collimator in the example shown in Fig. 1 CT system and
Fig. 9A, 9B und 9C schematisch die Erfassung von Abtastda ten für verschiedene Schnittanzahlen und Schnittdicken. FIG. 9A, 9B and 9C schematically illustrate the detection of Abtastda th for different average numbers and slice thicknesses.
In Fig. 1 ist ein Computer-Tomographie-(CT-)Abbildungssystem 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt, das ein Faßlager 12 enthält, das eine CT-Abtasteinrichtung der dritten Genera tion darstellt. Das Faßlager 12 weist eine Röntgenstrahlquel le 14 auf, die Röntgenstrahlen in Richtung eines Erfassungs arrays 16 auf der entgegengesetzten Seite des Faßlagers 12 projiziert. Das Erfassungsarray 16 besteht aus einer Vielzahl von Erfassungsmodulen, die zusammen die projizierten Röntgen strahlen erfassen, die durch einen medizinischen Patienten 18 hindurchfallen. Jedes Erfassungsmodul erzeugt ein elektri sches Signal, das die Intensität eines auftreffenden Röntgen strahls und somit die Dämpfung des Strahls darstellt, wenn er durch den Patienten 18 hindurchfällt.In Fig. 1, a computer tomography (CT) imaging system 10 is shown according to an embodiment, which includes a barrel bearing 12 , which is a third-generation CT scanner. The barrel bearing 12 has an X-ray source 14 , which projects X-rays in the direction of a detection array 16 on the opposite side of the barrel bearing 12 . The detection array 16 consists of a plurality of detection modules, which together detect the projected X-rays that fall through a medical patient 18 . Each detection module generates an electrical signal that represents the intensity of an incident X-ray beam and thus the attenuation of the beam when it falls through the patient 18 .
Während einer Abtastung zur Erfassung von Röntgenstrahlpro jektionsdaten drehen sich das Faßlager 12 und die daran ange brachten Komponenten um einen Drehmittelpunkt. Ein motori sierter Tisch 20 positioniert den Patienten 18 relativ zum Faßlager 12. Insbesondere bewegt der Tisch 20 Abschnitte des Patienten 18 durch eine Faßlageröffnung 22 während einer Ab tastung.During a scan for recording X-ray beam projection data, the barrel bearing 12 and the components attached to it rotate about a center of rotation. A motorized table 20 positions the patient 18 relative to the barrel bearing 12 . In particular, the table 20 moves portions of the patient 18 through a barrel bearing opening 22 during a scan.
Nachstehend werden die Systemhardware-Architektur, die ver schiedenen Abtastmodi und ein Beispiel einer Benutzerschnitt stelle beschrieben.The system hardware architecture, ver different scanning modes and an example of a user interface place described.
Fig. 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild des in Fig. 1 dargestellten Systems. Gemäß Fig. 2 enthält das System 10 ei nen Hostcomputer 24, der mit einem Monitor bzw. Bildschirm 26 zur Anzeige von Bildern und Nachrichten für einen Bediener verbunden ist. Der Computer 24 ist auch mit einer Tastatur 28 und einer Maus 30 verbunden, um dem Bediener die Eingabe von Informationen und Befehlen für den Computer 24 zu ermögli chen. Der Computer 24 ist mit einer Abtast- und Rekonstrukti ons-Steuereinheit (SRU) 32 verbunden. Die SRU 32 beinhaltet auch Bilderzeugungssteuerungen. Gemäß einem bestimmten Aus führungsbeispiel enthält die SRU 32 eine PCI-basierte SGI- Zentralverarbeitungseinheit, die auf einem IRIX- Betriebssystem arbeitet. Die SRU 32 enthält auch eine Schnittstellenverarbeitungseinrichtung zur Ausbildung einer Schnittstelle mit dem (nachstehend beschriebenen) Datenerfas sungssystem, und eine bekannte Abtastdatenkorrektur- Digitalsignal-Verarbeitungsplatine zur Durchführung einer Vorverarbeitung. Die SRU 32 enthält auch eine Bilderzeugungs einrichtung für bekannte gefilterte Rückprojektions- und Nachverarbeitungsvorgänge. FIG. 2 shows a schematic block diagram of the system shown in FIG. 1. Referring to FIG. 2, the system 10 includes egg NEN host computer 24 which is connected to a monitor or screen 26 for displaying images and messages to an operator. The computer 24 is also connected to a keyboard 28 and a mouse 30 to enable the operator to enter information and commands for the computer 24 . The computer 24 is connected to a scan and reconstruction control unit (SRU) 32 . The SRU 32 also includes imaging controls. According to a specific exemplary embodiment, the SRU 32 contains a PCI-based SGI central processing unit which operates on an IRIX operating system. The SRU 32 also includes an interface processor for interfacing with the data acquisition system (described below) and a known scan data correction digital signal processing board for performing preprocessing. The SRU 32 also includes an imaging device for known filtered back-projection and post-processing operations.
Eine stationäre Steuereinrichtung 34 ist mit der SRU 32 und mit einer Tischsteuereinrichtung 36 verbunden. Die stationäre Steuereinrichtung 34 ist über einen Kontaktring 38 auch mit einer Bord-Steuereinrichtung 40 und einem skalierbaren Daten erfassungssystem (SDAS) 42 verbunden. Der Kontaktring 38 er möglicht die kontaktlose Übertragung von Signalen über die Kontaktringbegrenzung und unterstützt die erforderliche Band breite zur Übertragung von Daten und Befehlen über die Be grenzung. Das SDAS 42 tastet Daten von der Erfassungseinrich tung 16 ab und erfaßt diese und wandelt die abgetasteten ana logen Signale in digitale Signale um. Das SDAS 42 enthält in dem bestimmten Ausführungsbeispiel 48 austauschbare Wandler karten zur Unterstützung einer Vier-Reihen-Datenerfassung. Für eine Zwei-Reihen-Datenerfassung können 24 Karten verwen det werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind 64 Eingangs kanäle pro Wandlerkarte vorhanden, und es kann eine 1408 Hz- Abtastung durchgeführt werden. Das SDAS 42 enthält auch einen Anfangs-Vorverstärker zur Verstärkung der Signale. Eine Vor wärtsfehlerkorrektur wird bei den Ausgangsdaten angewendet.A stationary control device 34 is connected to the SRU 32 and to a table control device 36 . The stationary control device 34 is also connected via a contact ring 38 to an on-board control device 40 and a scalable data acquisition system (SDAS) 42 . The contact ring 38 enables the contactless transmission of signals via the contact ring limitation and supports the bandwidth required for the transmission of data and commands via the limitation. The SDAS 42 samples data from the detection device 16 and detects it and converts the sampled analog signals into digital signals. The SDAS 42 in the particular embodiment includes 48 interchangeable transducer cards to support four-row data acquisition. 24 cards can be used for two-row data acquisition. In this embodiment, there are 64 input channels per converter card, and a 1408 Hz scan can be performed. The SDAS 42 also includes an initial preamplifier to amplify the signals. Forward error correction is applied to the output data.
Die Bord-Steuereinrichtung 40 steuert den Betrieb der Rönt genstrahlquelle 14 und den Betrieb des SDAS 42, das wie vor stehend angeführt analoge Signale in digitale Daten umwan delt. Die Röntgenstrahlquelle 14 enthält einen mit einer Röntgenröhre 46 verbundenen Hochspannungsgenerator 44. Die Röhre 46 kann beispielsweise eine bekannte Röhre sein, wie beispielsweise die Gemini-1-Röhre, die gegenwärtig zumindest in einigen im Handel erhältlichen CT-Systemen von General Electric Company, Milwaukee, WI, 53201 verwendet wird. Durch die Röntgenröhre 46 projizierte Strahlen fallen durch einen Kamm-Kollimator 48 vor dem Patienten und treffen auf die Er fassungseinrichtung 16 (die als 16-Reihen- Erfassungseinrichtung dargestellt ist). Der Kamm-Kollimator 48 wird auch durch die Bord-Steuereinrichtung 40 gesteuert. Ausgangssignale der Erfassungseinrichtung 16 werden dem SDAS 42 zugeführt.The on-board control device 40 controls the operation of the X-ray source 14 and the operation of the SDAS 42 , which converts analog signals into digital data as stated above. The x-ray source 14 includes a high voltage generator 44 connected to an x-ray tube 46 . Tube 46 may be, for example, a known tube, such as the Gemini-1 tube, which is currently used in at least some commercially available CT systems from General Electric Company, Milwaukee, WI, 53201. Beams projected through the x-ray tube 46 pass through a comb collimator 48 in front of the patient and strike the detector 16 (which is shown as a 16-row detector). The comb collimator 48 is also controlled by the onboard controller 40 . Output signals of the detection device 16 are fed to the SDAS 42 .
In Fig. 2 ist hinsichtlich des Betriebs des Systems 10 der Datenfluß durch dicke Linien, der Steuerfluß durch normale Linien und der Echtzeit-Steuerfluß durch gestrichelte Linien dargestellt. Die mit den Flüssen verbundenen Bezugszeichen sind nachstehend aufgeführt:In FIG. 2, operation of the system control flow is real time shown by thick lines 10 of the data flow, the control by normal lines and by broken lines regard. The reference numerals associated with the rivers are listed below:
11
Abtast- und Rekonstruktionsvorschrift vom Bediener
Scanning and reconstruction instructions from the operator
22nd
Abtastvorschrift für "Master"-Steuereinrichtung
Sampling rule for "master" control device
33rd
Abtastparameter, verteilt auf
Sampling parameters spread over
33rd
aTischposition
a table position
33rd
bDrehungsparameter
bRotation parameters
33rd
ckV- und mA-Auswahl
ckV and mA selection
33rd
dRöntgenstrahlkollimations- und Filterauswahl
d X-ray collimation and filter selection
33rd
eErfassungseinrichtungs-Schnittdicken- und
SDAS-Verstärkungsauswahl
eCoder slice thickness and SDAS gain selection
44th
Echtzeitsteuersignale während der Abtastung
Real time control signals during the scan
55
Hochspannung
High voltage
66
nicht kollimierter Röntgenstrahl
non-collimated x-ray
77
kollimierter Röntgenstrahl
collimated x-ray
88th
analoge Abtastdaten
analog sample data
99
digitale Abtastdaten
digital scan data
1010th
Patientenbilder
Patient images
Die Drehung des Faßlagers 12 und der Betrieb der Röntgen strahlquelle 14 werden allgemein durch die Steuereinrichtung 34 gesteuert. Die Bord-Steuereinrichtung 40, die sich unter der Steuerung der stationären Steuereinrichtung 34 befindet, versorgt die Röntgenstrahlquelle 14 mit Energie- und Zeitsi gnalen. Das SDAS 42 tastet analoge Daten von der Erfassungs einrichtung 16 ab und wandelt die Daten in digitale Signale zur nachfolgenden Verarbeitung um. Die SRU 32 empfängt abge tastete und digitalisierte Röntgendaten von dem SDAS 42 und führt eine Bildrekonstruktion mit hoher Geschwindigkeit durch. Das rekonstruierte Bild wird dem Computer 24 als Ein gangssignal zugeführt, der das Bild in einer Massenspei chereinrichtung speichert.The rotation of the barrel bearing 12 and the operation of the X-ray source 14 are generally controlled by the controller 34 . The on-board control device 40 , which is under the control of the stationary control device 34 , supplies the X-ray source 14 with energy and time signals. The SDAS 42 samples analog data from the detection device 16 and converts the data into digital signals for subsequent processing. The SRU 32 receives sampled and digitized x-ray data from the SDAS 42 and performs image reconstruction at high speed. The reconstructed image is fed to the computer 24 as an input signal which stores the image in a mass storage device.
Der Computer 24 empfängt auch Befehle und Abtastparameter von einem Bediener über die Tastatur 28 und die Maus 30. Der Mo nitor 26 ermöglicht dem Bediener die Betrachtung des rekon struierten Bildes und anderer Daten vom Computer 24. Die vom Bediener zugeführten Befehle und Parameter werden vom Compu ter 24 zur Ausbildung von Steuersignalen und Informationen verwendet. Außerdem steuert die Steuereinrichtung 36 den mo torisierten Tisch 20 zur Positionierung des Patienten 18 (Fig. 1).Computer 24 also receives commands and scanning parameters from an operator via keyboard 28 and mouse 30 . The monitor 26 enables the operator to view the reconstructed image and other data from the computer 24 . The commands and parameters supplied by the operator are used by the computer 24 to form control signals and information. In addition, the control device 36 controls the motorized table 20 for positioning the patient 18 ( FIG. 1).
Allgemein ist das vorstehend beschriebene CT-System zur Er fassung von Einschnitt-, Zweischnitt- oder Mehrschnittdaten betreibbar. Mit dem System können axiale und Wendelabtastun gen durchgeführt werden, und es können Querschnittsbilder ei nes abgetasteten Objekts verarbeitet, rekonstruiert, ange zeigt und/oder archiviert werden. Eine skalierbare axiale Bildrekonstruktion und -anzeige bezieht sich beispielsweise auf die Auswählbarkeit der Bilddicke, der Anzahl an Schnitten und der Anzahl an anzuzeigenden Bildern. Des weiteren ist das System nicht auf einen bestimmten Bildrekonstruktionsalgo rithmus beschränkt und es können viele verschiedene Rekon struktionsalgorithmen verwendet werden. Beispiel-Algorithmen sind in der US-A-5 469 487, der US-A-5 513 236, der US-A-5 541 970, der US-A-5 559 847 und der US-A-5 606 585 und in den anhängigen US-Patentanmeldungen 08/561382 (eingereicht am 21. November 1995), 08/779961 (eingereicht am 23. Dezember 1996) und 08/797101 (eingereicht am 26. November 1997) beschrieben.In general, the CT system described above is Er Collection of incision, two-cut or multi-cut data operable. The system can perform axial and helical scanning conditions are carried out, and cross-sectional images can be made nes scanned object processed, reconstructed, attached shows and / or archived. A scalable axial Image reconstruction and display relates, for example on the selectability of the image thickness, the number of cuts and the number of images to display. Furthermore, that is System is not based on a specific image reconstruction algo rithmus limited and many different recon structural algorithms are used. Example algorithms are in US-A-5 469 487, US-A-5 513 236, US-A-5 541,970, US-A-5 559 847 and US-A-5 606 585 and in pending U.S. patent applications 08/561382 (filed on May 21, November 1995), 08/779961 (filed December 23, 1996) and 08/797101 (filed November 26, 1997).
In dem axialen Mehrschnitt-Abtastmodus können viele Reihen von Abtastdaten vor der Bildrekonstruktion verarbeitet wer den, und die Daten können entweder zur Erzeugung einer Viel zahl dünner Schnitte oder einer verringerten Anzahl dicker Schnitte mit verringerten Bildartefakten verwendet werden. Außerdem können Bilder mit dickeren Schnittdicken später retrospektiv in dünnere Schnitte von Bildern beruhend auf klinischen Diagnoseanforderungen rekonstruiert werden. Infol gedessen wird die Anzahl ungewollter Bilder zur Betrachtung, Verfilmung und Archivierung verringert. Außerdem können Bil der mit hoher z-Achsenauflösung später zur Patientendiagnose rekonstruiert werden. Many rows can be made in the axial multi-cut scanning mode of scan data before image reconstruction is processed the, and the data can either be used to generate a lot number of thin cuts or a reduced number of thick ones Cuts with reduced image artifacts can be used. You can also use images with thicker sections later based retrospectively on thinner slices of images clinical diagnostic requirements are reconstructed. Info the number of unwanted pictures is viewed for viewing, Filming and archiving reduced. In addition, Bil the one with high z-axis resolution later for patient diagnosis be reconstructed.
Beispiele für axiale Mehrschnittmodi sind nachstehend in Ta belle 1 angeführt.Examples of axial multi-cut modes are given below in Ta belle 1 cited.
Gemäß einem bestimmten Beispiel gibt es für eine axiale Mo duserfassung für eine 2,5 mm-Bilddicke im 2i-Modus mehrere auswählbare retrospektive Rekonstrukionsoptionen. Beispiels weise können vier Bilder mit einer Schnittdicke von 1,25 mm rekonstruiert werden, zwei Bilder mit einer Schnittdicke von 2,5 mm können rekonstruiert werden, und ein Bild mit einer Schnittdicke von 5 mm kann rekonstruiert werden. According to a particular example, there is an Mo for an axial dus capture for a 2.5 mm image thickness in 2i mode several selectable retrospective reconstruction options. Example Four images can be cut with a section thickness of 1.25 mm be reconstructed, two images with a section thickness of 2.5 mm can be reconstructed, and an image with a Section thickness of 5 mm can be reconstructed.
Demnach können mehrere Bilder (beispielsweise vier Bilder) mit einer dünneren Schnittdicke retrospektiv rekonstruiert werden als in dem Modus (d. h. 2i), in dem die Abtastung durchgeführt wurde. Außerdem können weniger Bilder (beispielsweise ein Bild) mit einer dickeren Schnittdicke retrospektiv rekonstruiert werden als in dem Modus, in dem die Abtastung durchgeführt wurde.Accordingly, multiple images (e.g. four images) reconstructed retrospectively with a thinner section are considered to be in the mode (i.e. 2i) in which the scan was carried out. Also, fewer pictures can be taken (for example an image) with a thicker section thickness be reconstructed retrospectively than in the mode in which the scan was performed.
Des weiteren ermöglicht das System hinsichtlich der Archivie rung von Bildern die Speicherung weniger Bilder, die weniger Speicherplatz brauchen. Wenn beispielsweise 20 mm einer Pati entenanatomie in dem 2i-Modus abgetastet werden, können 80 Bilder erzeugt werden. Die Speicherung von 80 Bildern für ei ne Patientenanatomie von 20 mm erfordert eine hohe Speicherka pazität. Oft ist es der Fall, daß eine hohe Auflösung nicht für die gesamten 20 mm der Patientenanatomie erforderlich sind. Beispielsweise kann es der Fall sein, daß lediglich un gefähr 5 mm der Anatomie eine derart hohe Auflösung erfordern. Unter Verwendung der bei der 2i-Modus-Abtastung mit 2,5 mm Dicke erfaßten Daten kann der Bediener Bilder mit einer Dicke von 5 mm für den Hauptteil der Anatomie und dünnere Bild schnitte (beispielsweise 1,25 mm) nur an den Orten rekonstru ieren, wo eine höhere Auflösung erforderlich ist. Unter Ver wendung dieser retrospektiven Rekonstruktion kann die Anzahl zu archivierender Bilder merklich verringert werden.The system also enables archiving storage of fewer images, the less Need space. For example, if a Pati duck anatomy can be scanned in the 2i mode, 80 Images are generated. The storage of 80 pictures for egg ne patient anatomy of 20 mm requires a high storage capacity capacity. It is often the case that high resolution is not required for the entire 20 mm of patient anatomy are. For example, it may be the case that only un about 5 mm of the anatomy require such a high resolution. Using the 2.5 mm 2i mode scan Thickness captured data allows the operator to create images with a thickness of 5 mm for the main part of the anatomy and thinner image cuts (e.g. 1.25 mm) only reconstruct at the locations where a higher resolution is required. Under Ver This retrospective reconstruction can use the number images to be archived are noticeably reduced.
Die vorstehend beschriebene retrospektive Rekonstruktion wird über die Benutzerschnittstelle ausgebildet und ermöglicht, da die Abtastdaten unter Verwendung einer Mehrschnitt- Erfassungseinrichtung erfaßt werden, die nachstehend ausführ licher beschrieben ist. Wenn die Abtastdaten für dünne Schnitte verfügbar sind, kann der Bediener aus einer Vielzahl verschiedener Schnittdicken bei der Durchführung der retro spektiven Rekonstruktion auswählen.The retrospective reconstruction described above will trained via the user interface and enables da the scan data using a multi-slice Detection device can be detected, which below Licher is described. If the scan data for thin Cuts are available, the operator can choose from a variety different cutting thicknesses when performing the retro Select spective reconstruction.
In dem Wendel-Mehrschnitt-Abtastmodus ermöglichen vielfache Kombinationen der Patiententischgeschwindigkeit und der Rönt genstrahl- und Erfassungseinrichtungskollimationen die Erzeu gung von Bildern mit unterschiedlicher z-Achsenauflösung. Beispielsweise können bei einer Tischgeschwindigkeit von 30 mm/Drehung Bilder mit 5-10 mm-Schnitten erzeugt werden. Bil der mit dickeren Schnitten (wie 10 mm) können vorausschauend erzeugt werden, woraus sich der Vorteil einer verringerten Anzahl an Bildern und einer verringerten Bildrekonstruktions zeit ergibt. Später können dünnere Schnittbilder retrospektiv unter Verwendung der gleichen Daten erzeugt werden. Diese dünneren Schnittbilder können abhängig von klinischen Anwen dungsanforderungen erforderlich sein. Derartige dünnere Schnittbilder können ohne erneute Abtastung des Patienten er zeugt werden.In the spiral multi-cut scan mode, multiple enable Combinations of patient table speed and X-ray gene beam and detector collimations images with different z-axis resolution. For example, at a table speed of 30mm / rotation images can be created with 5-10mm cuts. Bil those with thicker cuts (such as 10 mm) can be foresighted are generated, from which the advantage of a reduced Number of images and a reduced image reconstruction time results. Later, thinner sectional images can be viewed retrospectively generated using the same data. This thinner slices may vary depending on clinical use requirements may be required. Such thinner Cross-sectional images can be taken without rescanning the patient be fathered.
Beispiele für Wendel-Mehrschnitt-Modi sind nachstehend in Ta belle 2 aufgeführt.Examples of spiral multi-cut modes are given below in Ta belle 2 listed.
Beispielsweise können in einem Hochqualitätsbild-(Hi-Q)- Abtastmodus von 3,75 mm/Drehung (d. h., der Patiententisch be wegt sich 3,75 mm bei jeder Faßlagerdrehung) oder in einem Hochgeschwindigkeits-(Hi-Speed-)Abtastmodus von 7,5 mm/Drehung Bilder mit Schnittdicken von 1,25 mm und 2,5 mm retrospektiv rekonstruiert werden. Wie bei dem axialen Mehrschnittmodus sind viele Alternativen in Abhängigkeit des bestimmten Auf baus der Systemkomponenten möglich. Wiederum bietet eine der artige Flexibilität bei der retrospektiven Rekonstruktion viele Vorteile einschließlich der Erzeugung von Bildern mit der erforderlichen Auflösung sogar bei Verringerung der zur Speicherung der gewünschten Bilder erforderlichen Speicherka pazität.For example, in a high quality image (Hi-Q) - 3.75mm / rotation scan mode (i.e., the patient table be moves 3.75 mm with each barrel bearing rotation) or in one High-speed (Hi-Speed) scanning mode of 7.5 mm / rotation Images with section thicknesses of 1.25 mm and 2.5 mm retrospectively be reconstructed. As with the axial multi-cut mode are many alternatives depending on the particular order construction of the system components possible. Again, one of the like flexibility in retrospective reconstruction many benefits including using images the required resolution even when reducing the Storage of the desired images required memory capacity.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Abtast- Benutzerschnittstelle, die in Verbindung mit dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten System verwendet werden kann. Die Schnittstelle kann in einem in dem Host-Computer 24 (Fig. 2) gespeicherten Befehlssatz implementiert sein und auf dem Host-Computer-Monitor angezeigt werden. An der Abtast- Benutzerschnittstelle kann ein Bediener den Abtastmodus, d. h. eine Wendel- oder axiale Abtastung, sowie verschiedene mit jedem Modus verbundene Abtastparameter auswählen. Die Auswahl kann durch den Benutzer beispielsweise durch einfaches Berüh ren des den gewünschten Parametern entsprechenden gewünschten Bereichs durchgeführt werden. Berührungsempfindliche Schnitt stellen sind bekannt. Natürlich können auch andere Arten von Schnittstellen verwendet werden, und die in Fig. 3 darge stellte Schnittstelle ist nur ein Beispiel für eine Schnitt stelle. FIG. 3 shows an embodiment of a scan user interface that can be used in conjunction with the system shown in FIGS . 1 and 2. The interface may be implemented in a command set stored in host computer 24 ( FIG. 2) and displayed on the host computer monitor. At the scanning user interface, an operator can select the scanning mode, ie helical or axial scanning, as well as various scanning parameters associated with each mode. The selection can be made by the user, for example, simply by touching the desired range corresponding to the desired parameters. Touch-sensitive interfaces are known. Of course, other types of interfaces can also be used, and the interface shown in FIG. 3 is only one example of an interface.
In dem Wendelmodus wählt der Bediener die gewünschte Schnitt dicke, den Abtastmodus und die Abtastgeschwindigkeit aus. Die Hi-Q-Abtastung entspricht einer Hoch-Bildqualitätabtastung und die Hi-Speed-Abtastung entspricht einer schnellen Patien tentischgeschwindigkeit, wie es vorstehend in Verbindung mit Tabelle 2 beschrieben ist. Bei der axialen Abtastung wählt der Bediener die gewünschte Schnittdicke und die Anzahl der pro Drehung zu erzeugenden Bilder aus.In the spiral mode, the operator selects the desired cut thickness, the scanning mode and the scanning speed. The Hi-Q scanning corresponds to high picture quality scanning and the hi-speed scan corresponds to a fast patient table speed as described above in connection with Table 2 is described. For axial scanning, choose the operator the desired section thickness and the number of images to be generated per rotation.
Bisher bietet kein Mehrschnitt-CT-System skalierbare Ab tastverwaltungs-, Steuerungs- und Bildrekonstruktionsvorgänge und eine skalierbare Bildanzeige und -analyse wie das vorlie gende System. Bei dem vorliegenden System kann ein Bediener ohne weiteres und einfach die gewünschte Anzahl an Schnitten und die Schnittdicke für anzuzeigende Bilder auswählen. Au ßerdem werden eine erhöhte Patientenabtastgeschwindigkeit, eine verbesserte Bildqualität und eine reduzierte Röntgenröh renbelastung erreicht.So far, no multi-slice CT system offers scalable Ab Touch management, control and image reconstruction processes and a scalable image display and analysis like this system. In the present system, an operator can easily and simply the desired number of cuts and select the slice thickness for images to be displayed. Au In addition, an increased patient scanning speed, an improved image quality and a reduced X-ray tube renal load reached.
Nachstehend werden Beispiele skalierbarer Mehrschnitt-CT- Systemkomponenten gemäß einem Ausführungsbeispiel beschrie ben. Obwohl nachstehend bestimmte Komponentendetails ange führt sind, sind natürlich viele alternative Ausführungsbei spiele möglich. Obwohl beispielsweise eine bestimmte Erfas sungseinrichtung beschrieben ist, können natürlich auch ande re Erfassungseinrichtungen in Verbindung mit dem System ver wendet werden. Die Erfindung ist nicht auf einen bestimmten Erfassungseinrichtungstyp beschränkt. Insbesondere beinhaltet die nachstehend beschriebene Erfassungseinrichtung eine Viel zahl von Modulen, wobei jedes Modul eine Vielzahl von Erfas sungszellen enthält. Anstelle der nachstehend beschriebenen bestimmten Erfassungseinrichtung können eine Erfassungsein richtung, die nicht segmentierte Zellen entlang der z-Achse hat, und/oder eine Erfassungseinrichtung, die eine Vielzahl von Modulen mit vielen Elementen entlang der x-Achse und/oder der z-Achse aufweist, in jeder Richtung zur gleichzeitigen Erfassung skalierbarer Mehrschnitt-Abtastdaten zusammen ver wendet werden.Below are examples of scalable multi-slice CT System components according to an embodiment described ben. Although certain component details are shown below are, of course, many alternative designs games possible. For example, although a certain solution device is described, can of course also others re detection devices in connection with the system ver be applied. The invention is not specific Detector type limited. In particular includes the detector described below is a lot number of modules, each module having a large number of contains solution cells. Instead of the one described below certain detection device can be a detection direction, the non-segmented cells along the z-axis has, and / or a detection device that a variety of modules with many elements along the x-axis and / or the z-axis, in any direction for simultaneous Collect scalable multi-cut scan data together be applied.
Gemäß den Fig. 4 und 5 enthält die Erfassungseinrichtung 16 eine Vielzahl von Erfassungsmodulen 50. Jedes Erfassungs modul 50 ist an einem Erfassungseinrichtungsgehäuse 52 durch Platten 54 befestigt. Jedes Modul enthält ein mehrdimensiona les Szintillatorarray 56 und ein Hochdichte-Halbleiterarray (nicht sichtbar). Ein (nicht gezeigter) Kollimator nach dem Patienten befindet sich über dem und angrenzend an das Szin tillatorarray 56 zur Kollimation von Röntgenstrahlen vor dem Auftreffen dieser Strahlen auf dem Szintillatorarray 56. Das Szintillatorarray 56 enthält eine Vielzahl von in einem Array angeordneten Szintillationselementen, und das Halbleiterarray enthält eine Vielzahl von in einem identischen Array angeord neten Photodioden. Die Photodioden sind auf einem Substrat 58 abgeschieden bzw. ausgebildet, und das Szintillatorarray 56 befindet sich über dem Substrat 58 und ist daran befestigt.Referring to FIGS. 4 and 5, the detection device 16 includes a plurality of detection modules 50th Each detection module 50 is attached to a detector housing 52 by plates 54 . Each module contains a multidimensional scintillator array 56 and a high density semiconductor array (not visible). A collimator (not shown) after the patient is located above and adjacent to the scintillator array 56 for collimating x-rays before these rays hit the scintillator array 56 . The scintillator array 56 contains a plurality of scintillation elements arranged in an array, and the semiconductor array contains a plurality of photodiodes arranged in an identical array. The photodiodes are deposited on a substrate 58 and the scintillator array 56 is over and attached to the substrate 58 .
Schalt- und Dekodiervorrichtungen 60 sind mit dem Photodi odenarray verbunden. Die Photodioden sind mit dem Szintilla torarray 56 optisch gekoppelt und weisen elektrische Aus gangsleitungen zur Übertragung von Signalen auf, die das durch das Szintillatorarray 56 ausgegebene Licht darstellen. Insbesondere erzeugt jede Photodiode ein separates analoges Ausgangssignal auf niedrigem Pegel, das ein Maß der Strahldämpfung für einen bestimmten Szintillator des Szintil latorarrays 56 darstellt. Die Photodiodenausgangsleitungen erstrecken sich von gegenüberliegenden Seiten des Halbleiter- oder Photodiodenarrays und sind mit der jeweiligen Vorrich tung 60 verbunden (beispielsweise durch Drahtbonden).Switching and decoding devices 60 are connected to the photodiode array. The photodiodes are torarray with the Szintilla 56 optically coupled and have electrical output lines from the transmission of signals, which constitute the signal output by scintillator array 56 light. In particular, each photodiode generates a separate low level analog output signal that is a measure of beam attenuation for a particular scintillator of the scintillator array 56 . The photodiode output lines extend from opposite sides of the semiconductor or photodiode array and are connected to the respective device 60 (for example by wire bonding).
Die Schaltvorrichtung 60 ist ein mehrdimensionales Halblei terschaltarray ähnlicher Größe wie das Photodiodenarray, und die Schaltvorrichtung 60 ist in einer elektrischen Schaltung zwischen das Halbleiterarray und das SDAS 42 (Fig. 2) ge schaltet. Die Vorrichtung 60 enthält gemäß einem Ausführungs beispiel eine Vielzahl von Feldeffekttransistoren (FETs), die als mehrdimensionales Array angeordnet sind. Jeder Feldef fekttransistor enthält eine Eingangsleitung, die mit einer jeweiligen Photodiodenausgangsleitung elektrisch verbunden ist, eine Ausgangsleitung und eine (nicht gezeigte) Steuer leitung. Die FET-Ausgangs- und Steuerleitungen sind mit dem SDAS 42 über ein flexibles elektrisches Kabel 62 elektrisch verbunden. Insbesondere ist ungefähr eine Hälfte der Photodi odenausgangsleitungen mit der jeweiligen FET-Eingangsleitung auf einer Seite des Arrays elektrisch verbunden, wobei die andere Hälfte der Photodiodenausgangsleitungen mit den FET- Eingangsleitungen der anderen Seite des Arrays elektrisch verbunden ist.The switching device 60 is a multi-dimensional semiconductor switching array similar in size to the photodiode array, and the switching device 60 is connected in an electrical circuit between the semiconductor array and the SDAS 42 ( FIG. 2). According to one embodiment, the device 60 contains a plurality of field effect transistors (FETs) which are arranged as a multidimensional array. Each field effect transistor includes an input line which is electrically connected to a respective photodiode output line, an output line and a control line (not shown). The FET output and control lines are electrically connected to the SDAS 42 via a flexible electrical cable 62 . In particular, approximately one half of the photodiode output lines are electrically connected to the respective FET input line on one side of the array, the other half of the photodiode output lines being electrically connected to the FET input lines on the other side of the array.
Die Dekodiervorrichtung steuert den Betrieb der Feldeffekt transistoren, um die Photodiodenausgänge in Übereinstimmung mit einer gewünschten Anzahl an Schnitten und Schnittauflö sungen für jeden Schnitt freizugeben, zu sperren oder zu kom binieren. Die Dekodiervorrichtung ist in einem Ausführungs beispiel ein bekannter Dekoderchip oder eine bekannte FET- Steuereinrichtung, und die Dekodiervorrichtung beinhaltet ei ne Vielzahl von Ausgangs- und Steuerleitungen, die mit den Feldeffekttransistoren und dem SDAS 42 verbunden sind. Insbe sondere sind die Dekoderausgänge mit den Schaltvorrichtungs steuerleitungen elektrisch verbunden, um den Feldeffekttran sistoren die Übertragung der richtigen Daten zu ermöglichen. Die Dekodersteuerleitungen sind mit den FET-Steuerleitungen elektrisch verbunden und bestimmen, welche Ausgänge freigege ben werden. Unter Verwendung der Dekodiervorrichtung werden bestimmte Feldeffekttransistoren freigegeben, gesperrt, oder deren Ausgänge kombiniert, so daß bestimmte Photodiodenaus gänge mit dem SDAS 42 elektrisch verbunden sind. Weitere Ein zelheiten der Erfassungseinrichtung 16 sind in der anhängigen US-Patentanmeldung der Anmelderin mit dem Titel "Photodiode Array For A Scalable Multislice Scanning Computed Tomography System" beschrieben.The decoder controls the operation of the field effect transistors to enable, disable, or combine the photodiode outputs in accordance with a desired number of cuts and cut resolutions for each cut. The decoding device is in one embodiment, for example, a known decoder chip or a known FET control device, and the decoding device includes a plurality of output and control lines which are connected to the field effect transistors and the SDAS 42 . In particular, the decoder outputs are electrically connected to the switching device control lines in order to enable the field effect transistors to transmit the correct data. The decoder control lines are electrically connected to the FET control lines and determine which outputs are released. Using the decoding device, certain field effect transistors are released, blocked, or their outputs combined, so that certain photodiode outputs are electrically connected to the SDAS 42 . Further details of the detection device 16 are described in the applicant's pending US patent application entitled "Photodiode Array For A Scalable Multislice Scanning Computed Tomography System".
Gemäß einem bestimmten Ausführungsbeispiel enthält die Erfas sungseinrichtung 16 57 Erfassungsmodule 50. Das Halbleiterar ray und das Szintillatorarray 56 haben jeweils eine Arraygrö ße von 16 × 16. Demzufolge weist die Erfassungseinrichtung 16 16 Reihen und 912 Spalten (16 × 57 Module) auf, was eine Er fassung von 16 gleichzeitigen Schnitten von Daten bei jeder Drehung des Faßlagers 12 ermöglicht. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf eine bestimmte Arraygröße beschränkt, und das Array kann größer oder kleiner in Abhängigkeit von bestimmten Bedieneranforderungen sein. Ebenso kann die Erfas sungseinrichtung 16 bei vielen verschiedenen Schnittdicken und Anzahl-Modi arbeiten, beispielsweise bei Ein-, Zwei- und Vier-Schnittmodi. Beispielsweise können die Feldeffekttransi storen in dem Vier-Schnittmodus derart konfiguriert sein, daß Daten für vier Schnitte aus einer oder mehreren Reihen des Photodiodenarrays erfaßt werden. In Abhängigkeit von dem be stimmen Aufbau der Feldeffekttransistoren, wie er durch die Dekodersteuerleitungen definiert wird, können verschiedene Kombinationen der Photodiodenausgänge freigegeben, gesperrt oder derart kombiniert werden, daß die Schnittdicke bei spielsweise 1,25 mm, 2,5 mm, 3,75 mm oder 5 mm ist. Weitere Bei spiele beinhalten einen Ein-Schnittmodus, der einen Schnitt mit Schnitten von 1,25 mm Dicke bis 20 mm Dicke enthält, und einen Zwei-Schnittmodus, der zwei Schnitte mit Schnitten von 1,25 mm Dicke bis 10 mm Dicke enthält. Weitere Modi sind dar über hinaus möglich.According to a specific exemplary embodiment, the detection device 16 contains 57 detection modules 50 . The semiconductor array and the scintillator array 56 each have an array size of 16 × 16. Accordingly, the detector 16 has 16 rows and 912 columns (16 × 57 modules), which means that it captures 16 simultaneous cuts of data each time the barrel is rotated 12 allows. Of course, the invention is not limited to any particular array size, and the array can be larger or smaller depending on certain operator requirements. Likewise, the detection device 16 can work with many different section thicknesses and number modes, for example with one, two and four section modes. For example, the field effect transistors in the four-section mode can be configured such that data for four sections are acquired from one or more rows of the photodiode array. Depending on the particular structure of the field effect transistors as defined by the decoder control lines, various combinations of the photodiode outputs can be enabled, blocked or combined in such a way that the section thickness for example 1.25 mm, 2.5 mm, 3.75 mm or 5 mm. Other examples include a one-cut mode that includes a cut with cuts from 1.25 mm thick to 20 mm thick and a two-cut mode that contains two cuts with cuts from 1.25 mm thick to 10 mm thick. Other modes are also possible.
Fig. 6 stellt den geometrischen Aufbau des in Fig. 1 darge stellten CT-Systems dar und zeigt das Faßlagerkoordinatensy stem. Auf das Koordinatensystem wird in den folgenden Figuren bezug genommen, wobei es lediglich der Beschreibung dient. Insbesondere bezieht sich die x-Achse auf eine Achse tangen tial zu dem Drehkreis des Faßlagers 12. Die y-Achse bezieht sich auf die sich von dem Isozentrum (ISO) des Faßlagers 12 in Richtung des Röntgenröhrenbrennpunkts erstreckende radiale Achse. Die z-Achse ist die Längsachse (innen/außen) bezüglich der Abtastebene. Der Patient wird entlang der z-Achse auf dem Patiententisch 20 während der Abtastung bewegt. Fig. 6 shows the geometric structure of the CT system shown in Fig. 1 Darge and shows the Fasslagerkoordinatensy stem. The coordinate system is referred to in the following figures, and is used only for the description. In particular, the x-axis relates to an axis tangential to the turning circle of the drum bearing 12 . The y-axis refers to the radial axis extending from the isocenter (ISO) of the barrel bearing 12 in the direction of the X-ray tube focal point. The z-axis is the longitudinal axis (inside / outside) with respect to the scanning plane. The patient is moved along the z-axis on the patient table 20 during the scan.
Gemäß Fig. 7 werden bei einer Mehrschnitt-Abtastung Daten an verschiedenen z-Achsenorten gesammelt bzw. erfaßt. Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung des Systems 10, wenn es von einer Seite des Faßlagers 12 betrachtet wird. Die Rönt genröhre 46 enthält eine Anode/Target 64 und eine Kathode 66. Ein nicht kollimierter Röntgenstrahl 68 wird durch die Röhre 46 emittiert und fällt durch den Kamm-Kollimator 48. Der Kol limator 48 beinhaltet ein Schleifen-("Bowtie"-)Filter 70 und Wolframkämme 72. Wie es vorstehend in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben ist, wird die Position der Kämme 72 durch die Bord-Steuereinrichtung 40 gesteuert, die ihre Befehle vom Host-Computer 24 über die SRU 32 und die stationäre Steuer einrichtung 34 empfängt. Schrittmotoren sind beispielsweise mit den Kämmen 72 zur präzisen Steuerung der Position der Kämme 72 verbunden. Die Kämme 72 des Kamm-Kollimators 48 kön nen hinsichtlich des Abstands zwischen den Kämmen 72 und ih res Orts relativ zum Mittelpunkt der Kollimatoröffnung in Ab hängigkeit von dem vom Benutzer ausgewählten Datenerfassungs modus unabhängig eingerichtet werden.According to FIG. 7, data are collected at different z-axis locations in a multi-section scanning. Fig. 6 shows a schematic representation of the system 10 when it is viewed from a side of the gantry 12.. The X-ray tube 46 contains an anode / target 64 and a cathode 66 . An uncollimated x-ray 68 is emitted through tube 46 and passes through comb collimator 48 . The collimator 48 includes a bow ("bowtie") filter 70 and tungsten combs 72 . As described above in connection with FIG. 2, the position of the combs 72 is controlled by the on-board control device 40 , which receives its commands from the host computer 24 via the SRU 32 and the stationary control device 34 . Stepper motors are connected, for example, to the combs 72 for precisely controlling the position of the combs 72 . The combs 72 of the comb collimator 48 can be set up independently with regard to the distance between the combs 72 and their location relative to the center of the collimator opening, depending on the data acquisition mode selected by the user.
Ein kollimierter Röntgenstrahl 74 wird von dem Kamm- Kollimator 48 emittiert, und der Strahl 74 fällt durch den Patienten 18 (Fig. 1) und trifft auf die Erfassungseinrich tung 16. Wie es vorstehend beschrieben ist, enthält die Er fassungseinrichtung 16 einen Kollimator 76, ein Szintillator array 56 und ein Photodioden-/Schaltarray 78 (die Photodi oden- und Schaltarrays sind als eine Einheit in Fig. 7 ge zeigt, können aber auch wie vorstehend beschrieben separate Arrays sein).A collimated x-ray beam 74 is emitted by the comb collimator 48 and the beam 74 passes through the patient 18 ( FIG. 1) and strikes the detection device 16 . As described above, the detector 16 includes a collimator 76 , a scintillator array 56, and a photodiode / switch array 78 (the photodiode and switch arrays are shown as one unit in FIG. 7, but can also be as described above separate arrays).
Die Ausgangssignale des Arrays 78 werden dem SDAS 42 über ein flexibles Kabel zur Verarbeitung zugeführt.The output signals of the array 78 are fed to the SDAS 42 for processing via a flexible cable.
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf den Betrieb des Kamm-Kollimators 48 und der Erfassungseinrichtung 16 zur Aus bildung einer Skalierbarkeit bei der Anzahl der Schnitte und der Schnittdicke. Obwohl der Betrieb des Kamm-Kollimators 48 und der Betrieb der Erfassungseinrichtung 16 hier manchmal separat beschrieben sind, ist selbstverständlich, daß der Kollimator 48 und die Erfassungseinrichtung 16 zur Ausbildung der gewünschten Schnittanzahl und Schnittdicke zusammen ar beiten.The following description relates to the operation of the comb collimator 48 and the detection device 16 to form a scalability in the number of cuts and the section thickness. Although the operation of the comb-collimator 48 and the operation of the detecting means 16 are sometimes described separately herein, is to be understood that the collimator 48 and the detector 16 together BEITEN ar to form the desired section number and slice thickness.
Die Fig. 8a, 8b und 8c stellen die Arbeitsweise des Kamm- Kollimators 48 dar. Fig. 8a zeigt den Kamm-Kollimator 48, der zur Emission eines zentrierten, weiten Strahls (beispielsweise eines Strahls zum Erhalten von vier Daten schnitten mit einer 5 mm-Schnittdicke) eingerichtet ist. Für einen engen zentrierten Strahl werden die Kämme 72, wie es in Fig. 8b gezeigt ist, nach innen um ein gleiches Ausmaß rela tiv zu dem Mittelpunkt des Strahls 68 bewegt. Beispielsweise kann der wie in Fig. 9 gezeigt konfigurierte Kamm-Kollimator zum Erhalten von vier Datenschnitten mit einer Schnittdicke von 1,25 mm verwendet werden. Figures 8a, 8b and 8c illustrate the operation of the comb collimator 48. Figure 8a shows the comb collimator 48 which is used to emit a centered, wide beam (e.g. a beam for obtaining four data cuts with a 5 mm -Section thickness) is set up. For a narrow centered beam, combs 72 , as shown in FIG. 8b, are moved inwardly an equal amount relative to the center of beam 68 . For example, the comb collimator configured as shown in FIG. 9 can be used to obtain four data slices with a slice thickness of 1.25 mm.
Der Kollimator 48 kann auch zur Anpassung an eine z-Achsen- Strahlverschiebung verwendet werden, die während des Betriebs der Röhre 46 auftreten kann. Insbesondere können die Kämme 72 gemäß Fig. 8c an ungleichen Entfernungen vom Strahlmittel punkt 68 positioniert sein, wie es durch den mit "Kamm- Versetzung" bezeichneten Pfeil angezeigt ist. Durch die Ver schiebung bzw. Versetzung der Kämme 72, wie es in Fig. 8c ge zeigt ist, wird der Strahl 74 verschoben, wie es durch den mit "Strahl-Verschiebung" bezeichneten Pfeil angezeigt ist.Collimator 48 can also be used to accommodate a z-axis beam shift that can occur during tube 46 operation. In particular, the combs 72 according to FIG. 8c can be positioned at uneven distances from the blasting center point 68 , as is indicated by the arrow labeled "comb offset". By the displacement or displacement of the combs 72 , as is shown in FIG. 8c, the beam 74 is displaced, as is indicated by the arrow labeled "beam displacement".
Wie es nachstehend ausführlicher beschrieben ist, können durch die Steuerung der Position und Breite des Strahls 74 am Kamm-Kollimator 48 Abtastungen zum Erhalten von Daten für viele verschiedene Schnittanzahlen und Schnittdicken durchge führt werden. Beispielsweise entspricht Fig. 9a einem ausge wählten Erfassungseinrichtungsaufbau, wenn das Erhalten von vier Datenschnitten mit einer Schnittdicke von 5,0 mm ge wünscht wird. Die Kämme 72 sind in der z-Achsenrichtung weit voneinander getrennt, um eine 20 mm-Kollimation zu erreichen, und die Photodiodenausgänge werden durch das Schaltarray 78 zu vier separaten Schnitten kombiniert. Insbesondere kombi niert jeder Datenschnitt die Ausgänge von vier Photodioden zu einem Signal (1A, 2A, 1B und 2B), und jedes Schnittdatensi gnal (1A, 2A, 1B und 2B) wird dem SDAS 42 über die flexiblen Kabel 62 zugeführt.As described in more detail below, by controlling the position and width of the beam 74 on the comb collimator 48, scans can be performed to obtain data for many different slice numbers and slice thicknesses. For example, Fig. 9a corresponds to a selected detector structure when it is desired to obtain four data slices with a slice thickness of 5.0 mm. The combs 72 are widely separated in the z-axis direction to achieve 20 mm collimation, and the photodiode outputs are combined into four separate cuts by the switching array 78 . In particular, each data cut combines the outputs of four photodiodes into one signal ( 1 A, 2 A, 1 B and 2 B), and each cut data signal ( 1 A, 2 A, 1 B and 2 B) is sent to the SDAS 42 via the supplied flexible cable 62 .
Für vier Datenschnitte mit einer Schnittdicke von 1,25 mm kann der in Fig. 9b gezeigte Erfassungseinrichtungsaufbau verwen det werden. Insbesondere sind die Kämme 72 nicht so weit wie für die 5,0 mm-Schnittdicke (Fig. 9a) voneinander getrennt. Vielmehr sind die Kämme 72 in der z-Achsenrichtung zur Aus bildung einer 5 mm-Kollimation getrennt, und die Photodioden ausgänge sind durch das Schaltarray 78 zu vier separaten Schnitten kombiniert. Insbesondere kombiniert jeder Daten schnitt die Ausgänge einer Photodiode in ein Signal (1A, 2A, 1B und 2B), und jedes Schnittdatensignal (1A, 2A, 1B und 2B) wird dem SDAS 42 über die flexiblen Kabel 62 zugeführt.For four data slices with a slice thickness of 1.25 mm, the detector arrangement shown in FIG. 9b can be used. In particular, the combs 72 are not separated from one another as much as for the 5.0 mm section thickness ( FIG. 9a). Rather, the combs 72 are separated in the z-axis direction to form a 5 mm collimation, and the photodiode outputs are combined by the switching array 78 into four separate cuts. In particular, each data combining section, the outputs of one photodiode into one signal (1 A, 2 A, 1 B and 2 B), and each section of the data signal (1 A, 2 A, 1 B and 2B) is supplied to the SDAS 42 via the flexible cables 62 fed.
Natürlich sind auch viele andere Kombinationen von Schnittan zahl und Schnittdicke unter Verwendung des Systems 10 mög lich. Beispielsweise sind gemäß Fig. 9c für zwei Datenschnit te mit einer 1,25 mm-Schnittdicke die Kämme 72 in der z- Achsenrichtung zur Ausbildung einer 2,5 mm-Kollimation ge trennt bzw. beabstandet. Die Photodiodenausgänge werden durch das Schaltarray 78 zu zwei separaten Schnitten kombiniert. Insbesondere kombiniert jeder Datenschnitt die Ausgänge einer Photodiode in ein Signal (1A und 1B), und jedes Schnittdaten signal (1A und 1B) wird dem SDAS 42 über die flexiblen Kabel 62 zugeführt. Durch die Steuerung des Kamm-Kollimators 48 und die Kanalsummation entlang der z-Achse wie vorstehend be schrieben können Abtastdaten für viele verschiedene Schnit tanzahlen und Schnittdicken gesammelt bzw. erfaßt werden.Of course, many other combinations of number of cuts and thickness of cut are possible using system 10 . For example, according to FIG. 9c, for two data cuts with a 1.25 mm section thickness, the ridges 72 are separated or spaced in the z-axis direction to form a 2.5 mm collimation. The switching array 78 combines the photodiode outputs into two separate cuts. In particular, each data cut combines the outputs of a photodiode into one signal ( 1 A and 1 B), and each cut data signal ( 1 A and 1 B) is fed to the SDAS 42 via the flexible cables 62 . By controlling the comb collimator 48 and the channel summation along the z-axis as described above, scan data for many different cutting numbers and cutting thicknesses can be collected.
Das vorstehend beschriebene System kann auf vielerlei Arten abgewandelt werden. Beispielsweise kann eine grafikbasierte Benutzerschnittstelle verwendet werden, die dem Benutzer ein einfaches Vorschreiben der Mehrschnitt-Abtastung und Bildre konstruktion in verschiedenen Formen, beispielsweise mit ei ner optimalen Tischgeschwindigkeit, Röntgenstrahlkollimation, Datenerfassungs-Schnittdicke, Röntgenstrahlspannung und aktu ellen Werten, sowie des Rekonstruktionsverfahrens zum Erhal ten der gewünschten Bildqualität ermöglicht. Eine derartige Schnittstelle kann durch einen Berührungsbildschirm, durch die Stimme oder andere Schnittstellenmethoden aktiviert wer den, die leicht zu verwenden und zu verstehen sind. Der Host- Computer kann zum Enthalten verschiedener Vorgabemodi beru hend auf dem durchgeführten Abtasttyp zur weiteren Vereinfa chung der vom Bediener durchgeführten Auswahl programmiert sein. Das vorstehend beschriebene Mehrschnitt-CT-System kann zur Erfassung von einem, zwei oder mehreren Schnitten von Da ten zur Ausbildung einer gesteigerten Flexibilität verwendet werden. Dieses System ermöglicht auch eine hohe Abtastge schwindigkeit bei guter Bildqualität und z-Achsenauflösung mit geringer Röntgenröhrenbelastung. Ferner kann der Bediener unter Verwendung des Systems Mehrschnitt-Abtastungs- und Bildrekonstruktionsparameter leicht und schnell vorschreiben.The system described above can be used in a number of ways be modified. For example, a graphics-based User interface to be used by the user simple prescription of multi-section scanning and image re construction in various forms, for example with egg optimal table speed, X-ray collimation, Data acquisition slice thickness, X-ray voltage and current values, as well as the reconstruction procedure for obtaining desired image quality. Such Interface can be through a touch screen, through who activates the voice or other interface methods those that are easy to use and understand. The host- Computer can be based on containing various default modes Based on the type of scan performed for further simplification programmed by the operator be. The multi-slice CT system described above can to capture one, two or more sections of Da used to develop increased flexibility become. This system also enables a high scan rate speed with good image quality and z-axis resolution with low X-ray tube exposure. Furthermore, the operator using the multi-slice scanning and Prescribe image reconstruction parameters easily and quickly.
Erfindungsgemäß ist ein skalierbares Mehrschnittsystem offen bart, das gemäß einem Ausführungsbeispiel eine skalierbare Mehrschnitt-Erfassungseinrichtung, ein skalierbares Datener fassungssystem (SDAS), skalierbare Abtastverwaltungs- Steuerungs- und Bildrekonstruktionsvorgänge und eine skalier bare Bildanzeige und -analyse beinhaltet. In einem axialen Mehrschnitt-Abtastmodus können mehrere Reihen von Abtastdaten vor der Bildrekonstruktion verarbeitet werden, und die Daten können zur Erzeugung entweder einer Vielzahl dünner Schnitte oder einer verringerten Anzahl an dickeren Schnitten mit re duzierten Bildartefakten verwendet werden. Außerdem können Bilder mit dickerer Schnittdicke später retrospektiv in dün nere Bildschnitte beruhend auf klinischen Diagnoseanforderun gen rekonstruiert werden. Demzufolge wird die Anzahl unge wollter Bilder zur Betrachtung, Verfilmung und Archivierung verringert. Außerdem können Bilder mit hoher z-Achsen- Auflösung später zur Patientendiagnose rekonstruiert werden. In einem Wendel-Mehrschnitt-Abtastmodus ermöglicht eine Viel zahl von Kombinationen aus Patiententischgeschwindigkeit und Röntgenstrahl- und Erfassungseinrichtungskollimationen die Erzeugung von Bildern mit unterschiedlicher z-Achsen- Auflösung. Beispielsweise können bei einer Tischgeschwindig keit von 30 mm/Drehung Bilder von 5 mm- bis 10 mm-Schnitten er zeugt werden. Dickere Schnittbilder (wie beispielsweise 10 mm) können vorausschauend erzeugt werden, woraus sich der Vorteil einer verringerten Anzahl an Bildern und einer verringerten Bildrekonstruktionszeit ergibt. Später können dünnere Schnittbilder retrospektiv unter Verwendung der gleichen Da ten erzeugt werden. Derartige dünnere Schnittbilder können in Abhängigkeit von den klinischen Anwendungsanforderungen er forderlich sein. Diese dünneren Schnittbilder können ohne er neute Abtastung des Patienten erzeugt werden.According to the invention, a scalable multi-cut system is open beard, which according to one embodiment is scalable Multi-cut detection device, a scalable data acquisition system (SDAS), scalable scan management Control and image reconstruction operations and a scaling includes image display and analysis. In an axial Multi-cut scan mode can have multiple rows of scan data processed before image reconstruction, and the data can produce either a variety of thin cuts or a reduced number of thick cuts with right induced image artifacts can be used. You can also Images with thicker slices later retrospectively in thin Other image slices based on clinical diagnostic requirements be reconstructed. As a result, the number is not wanted images for viewing, filming and archiving decreased. In addition, images with high z-axis Resolution later reconstructed for patient diagnosis. In a spiral multi-cut scan mode, a lot is possible number of combinations of patient table speed and X-ray and detector collimations that Creation of images with different z-axis Resolution. For example, at a table speed 30 mm / rotation Images from 5 mm to 10 mm sections be fathered. Thicker cutting patterns (such as 10 mm) can be generated with foresight, which is the benefit a reduced number of images and a reduced Image reconstruction time results. Later, thinner ones Cross-sectional images retrospectively using the same Da ten are generated. Such thinner sectional images can be found in Depends on the clinical application requirements to be demanding. These thinner sectional images can be made without it generate a new scan of the patient.
Claims (35)
Durchführen einer Abtastung beruhend auf zumindest einem ausgewählten Abtastparameter und
retrospektives Rekonstruieren eines Bildes unter Verwen dung der gespeicherten Abtastdaten und beruhend auf zumindest einem ausgewählten Bildrekonstruktionsparameter.17. A method for generating an image in a scalable multi-section computer tomography system ( 10 ) with the steps
Performing a scan based on at least one selected scan parameter and
retrospectively reconstruct an image using the stored scan data and based on at least one selected image reconstruction parameter.
Durchführen einer Abtastung beruhend auf zumindest einem ausgewählten Abtastparameter,
Erfassen von Mehrschnitt-Abtastdaten durch Durchführen einer Abtastung beruhend zumindest teilweise auf dem Ab tastparameter und
retrospektives Rekonstruieren eines Bildes unter Verwen dung der gespeicherten Abtastdaten und beruhend auf zumindest einem ausgewählten Bildrekonstruktionsparameter.32. Method for generating an image in a scalable multi-section computer tomography system ( 10 ) with the steps
Performing a scan based on at least one selected scan parameter,
Capture multi-slice scan data by performing a scan based at least in part on the scan parameter and
retrospectively reconstruct an image using the stored scan data and based on at least one selected image reconstruction parameter.
Rekonstruieren von Bildern entsprechend einem ersten Anatomiebereich gemäß einem ersten Bildrekonstruktionsparame ter und
Rekonstruieren von Bildern entsprechend einem zweiten Anatomiebereich gemäß einem zweiten Bildrekonstruktionspara meter. 33. The method of claim 32, wherein retrospectively reconstructing an image comprises the steps
Reconstruct images according to a first anatomy area according to a first image reconstruction parameter and
Reconstruct images according to a second anatomy area according to a second image reconstruction parameter.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
| R003 | Refusal decision now final |
Effective date: 20131015 |